磁热效应合金Gd5(Ge1-xMx)4的结构

用磁控电弧炉在氩气气氛中熔炼了Gd5(Ge1-xMx)4(M=Mo、Al、Cr和Ga)系列合金。对样品的结构、显微组织和磁热性能进行了研究,研究发现随着M元素含量的增加,晶体结构会发生由5∶4型正交结构→5∶2∶2型单斜结构→5∶4型正交结构的转变,晶态组织出现非共晶→共晶→非共晶的转变,样品的磁热效应会随着M元素的含量增大而增大。     

以低纯度钆研究Gd5Si2Ge2的磁热效应及制备工艺

以99%级的低纯度金属Gd为原料, 采用真空感应炉制备工艺, 辅以1470 K热处理工艺, 获得了与99.99%级高纯度Gd为原料制备的Gd5Si2Ge2合金相近的磁热效应, 5 T外场下最大磁熵变达17.5 J·kg^-1·K^-1, 对比电弧熔炼与感应熔炼两种制备方法, 感应熔炼条件下C, N, O杂质含量明显降低, 发现了Gd5Si2Ge2合金巨磁熵变与相结构的本质联系.     

Dy对Gd磁热效应的影响

通过对Gd及不同配比的Gd-Dy合金的X射线衍射分析和磁热效应T-ΔTad曲线测量结果的分析表明,Dy的添加没有改变Gd的晶体结构,而使其居里温度和磁热效应发生有规律的改变.     

Gd3-xMnxAl2系合金磁热效应的直接测量

用真空高频磁悬浮炉制备了Gd3Al2,Gd2.9Mn0.1Al2,Gd2.8Mn0.2Al2,Gd2.7Mn0.3Al2四种合金.用直接测量法测量了在1.5T磁场下这四种合金的磁热效应.结果表明,在1.5T磁场下,Gd3Al2,Gd2.9Mn0.1Al2,Gd2.8Mn0.2Al2的最大绝对温变分别为2K,1.5K和1.3K;随Mn含量的增加,居里温度Tc提高.     

Gd3-xZnxAl2系合金磁热效应的直接测量

用真空高频磁悬浮炉制备了Gd3Al2、Gd2.9Zn0.1Al2、Gd2.7Zn0.3Al2、Gd2.4Zn0.6Al2四种合金.用直接测量法测量了在1.5T磁场下这四种合金的磁热效应.结果表明,在1.5T磁场下,Gd3Al2、Gd2.9Zn0.1Al2、Gd2.7Zn0.3Al2、Gd2.4Zn0.6Al2的最大绝对温变分别为2.0K、1.4 K、1.1K和0.7K;当Zn含量为0.1时,居里温度为287K.     

用于室温磁制冷样机工质盘的Gd1-xCx合金

对Gd1-xCx(x=0、0.02、0.035、0.05)合金的磁热性能及显微硬度的分析测试表明,C的加入可大幅提高材料的维氏硬度;在一定成份范围内, C元素的加入对Gd的居里温度影响不大;2%(原子分数) C的加入几乎不降低Gd的绝热温变峰值, Gd0.95C0.05的最大磁熵变有所降低但降幅不大,综合比较,Gd0.98C0.02合金是制作工质盘理想的磁致冷材料.     

Gd含量对Gd5Si2Ge2晶体结构和磁性能的影响

用非自耗电弧炉熔炼了Gd5 xSi2Ge2系列样品。用X射线粉末衍射(XRD)和Rietveld方法研究了Gd5 xSi2Ge2系列样品的晶体结构。用自制的仪器测量了样品的居里温度,用振动样品磁强计研究了样品的磁卡效应。对样品的晶体结构分析结果表明:Gd的含量x的变化对Gd5Si2Ge2化合物的晶体结构有较大的影响,当x>0时,样品中含有Gd5(Si,Ge)4和Gd5(Si,Ge)3两个相,并且随着x的增加Gd5(Si,Ge)4相会减少,Gd5(Si,Ge)3相会增加;当x<0时,样品会形成Gd5(Si,Ge)4和Gd(Si,Ge)两相,并且随着x的减少Gd5(Si,Ge)4相会减少,Gd(Si,Ge)相会增多。对样品的磁性能分析结果表明:Gd的含量x>0和x<0时都会降低样品的磁卡效应,样品的居里温度会随着x的增加而增加。     

C对Gd的磁热性能和显微硬度的影响

研究了Gd1-xCx(x≤0.05)合金的磁性、磁热性能、显微硬度。结果表明,当x≤0.05,与纯Gd比较,Gd1-xCx合金的显微硬度明显得到提高,同时居里温度,磁热性能的变化不大。含微量C的Gd1-xCx合金作制冷工质优于纯金属Gd。     

室温磁热效应直接测量仪的研制

简单介绍了室温磁热效应测量仪的工作原理及组成,并且测量了Gd样品的磁热效应T-△Tad曲线,该仪器具有操作简单方便、测量费用低廉等优点,它可以作为室温磁制冷材料研究的重要测量手段,同时也可以解决目前磁制冷材料普遍只研究等温磁熵变的不足的问题.     

LaFe11.2Co0.7Si1.1Bx合金在室温区的大磁热效应

从室温磁制冷目的出发,用工业纯原料制备了具有NaZn13型结构的稀土铁基化合物LaFe11.2Co0.7Si1.1Bx(x=0,0.1,0.2,0.25,0.3,0.4,0.5),并对其磁热效应进行了研究.实验结果表明,LaFe11.2Co0.7Si1.1Bx合金在室温区具有大磁热效应,在x＝0.2时,磁熵变|ΔSm|的峰值位于居里温度TC＝270K处,1.5T外磁场下达到7.3J/kg·K,直接测量绝热温变ΔTad达到2.7K;B元素作为置换原子和间隙原子进入NaZn13相,显著提高了合金的磁熵变和居里温度.     

Influence of the Erbium Substitution for Gd in Gd5Si1.8Ge2.2Alloys on the Magnetocaloric Effect in Low-Field

The phases and magnetocaloric effect in the alloys (Gd1-xErx)5Si1.8Ge2.2 with x=0,0.1,0.2 and 0.3 were investigated by X-ray diffraction analysis and magnetization measurement. The samples were single phase with the monoclinic Gd5Si2Ge2-type structure. With the increase of Er content, the Curie temperature (Tc) decreased obviously from 253K of the alloy with x=0 to 114K with x=0.3. The maximum magnetic entropy changed in the samples of (Gd1-xErx)5Si1.8Ge2.2 with x=0.0,0.1,0.2 and 0.3 were 6.88,8.32,9.59 and 10.24 J·kg-1·K-1 respectively in the applied field change of 0~2.0T.     

Cu与Gd5Si3.2Ge0.8合金粉烧结复合的工艺研究

针对室温磁制冷材料Gd5Si3.2Ge0.8的导热性能较差、高硬度和高脆性缺点,将按质量分数配比的Cu粉末和Gd5Si3.2Ge0.8颗粒混合,在真空烧结炉中利用高温扩散使两者紧密结合.试验结果表明,由于Cu具有良好导热性和延展性能,使Gd5Si3.2Ge0.8与Cu的复合材料脆性得到改善.与纯Gd5Si3.2Ge0.8相比,复合材料的绝热温变△Tad稍有下降,但在合理误差范围内,不影响使用.另外,绝热温变△Tad达最大值时所对应的Tc基本上没有偏移.     

Magnetocaloric effect in Gd5(Si,Ge)4 based alloys and composites

The research on magnetocaloric materials for applications concentrates, among other, on two parameters: the ordering temperature and the value of the magnetocaloric effect (MCE). The optimization consists in tuning the former without significant drop in the latter. These studies report on the magnetic susceptibility, magnetization curves, heat capacity and magnetocaloric effect measurements for compositionally and structurally modified Gd₅Si₄ compound. The modifications are based on the doping of the parent compound with an excess Gd atoms and substitution of Si with B as well as on the dimensional effect studied by mechanical milling. Moreover, composite samples of the type Gd:Gd₅Si₂Ge₂ were investigated revealing the influence of the intergranular interactions on the magnetocaloric properties. It appears that these interventions enable a controllable steering of the ordering temperature shifting it towards the room temperature with, in some cases, minor reduction of the parameters characterizing MCE.     

Tb3NiSi2合金磁相变与磁热性能研究

依据X射线衍射(XRD)与等温磁化曲线和等磁场变温磁化曲线,主要研究了Tb₃NiSi₂合金相结构与磁性相变和磁热性能。XRD表明,采用800℃保温14天,然后炉冷至室温的热处理方法制备的R3NiSi2(R=Tb,Dy,Ho,Er)合金中,主相均为Gd3NiSi2型正交结构(空间群:Pnma,No.62)相,但杂相R5Si3含量存在差异,其规律是从Er到Tb,含量依次减少,Tb₃NiSi₂合金样品基本为一个单相,其相应晶格常数分别为a=1.1240(8)nm,b=0.41009(8)nm,c=1.12058(1)nm。等温磁化曲线显示在50~300 K温度范围内,Tb₃NiSi₂合金仅展现出铁磁-顺磁相变,并没有在130,82,66,53 K等观察到相关文献报道的多重的反常反铁磁态-铁磁态(AFM-FM)相变。0.01 T磁场下的磁化强度对温度求导曲线(d M/d T)和0~2 T磁场下的Arrott图结果证实合金铁磁-顺磁二级磁相变居里温度(Tc)=88 K。居里外斯定理拟合表明合金中Tb³⁺粒子的有效磁矩为9.90μB(μB为玻尔磁子),同期望值μeff/Tb³⁺=g(J(J+1))1/2=9.72μB基本一致。在磁热性方面,Tb₃NiSi₂合金在0~2 T磁场范围内,低场响应性较差,铁磁态分子的有效磁矩远低于顺磁分子有效磁矩,最大磁熵变(-ΔSM_max)为3.2 J·kg^-1·K^-1;在对应的半高宽温跨(δTFWHM)=35.5K范围内,相对制冷量为113 J·kg^-1。     

Magnetocaloric Properties of （Gd1-x Tbx ）3 Al2 Compounds Near Room Temperature

Recentlytherehasbeenaninterestinmagneticrefrigerationstudiesduetoitspotentialasanenergysavingtechnology[1～ 5] .Theefficiencyofmagneticre frigerationcriticallydependuponmagneticrefriger ants .Forthebestrefrigerantperformance ,verylargeisothermalmagneticentropychangeΔSisrequired ,andthemaximumvalueofΔSmustexistoverawiderrangeoftemperatures[2 ] .Recentdiscoveryofgiantmagnetocaloriceffect(MCE)ΔSinfirst ordertransi tionmaterialsgivesfurtherimpulsetowardsthedevel opmentofbothnewmaterialsandmag…